Thermodynamique.

Énoncé de la loi d'action de masse

Reprenons la relation caractérisant l'état d'équilibre[1], mais exprimons les potentiels chimiques[2] en utilisant la définition de la fugacité[3] :

Après regroupement des termes et exponentiation, il vient :

Ceci est la formulation de base de la loi de l'équilibre chimique, aussi appelée "loi d'action de masse". Notons que dans le cas le plus fréquent où l'état standard[4] est l'état de gaz parfait pur, on a .

Le membre de droite est la constante d'équilibre :

La constante d'équilibre ne dépend que de la température, et peut être déterminée à partir de la connaissance des propriétés des espèces intervenant dans la réaction à l'état standard[4].

Ceci est un résultat essentiel : il n'est nul besoin de mesurer spécifiquement pour chaque réaction chimique une constante d'équilibre, celle-ci découle de la connaissance des propriétés des corps purs intervenant dans la réaction.

On appelle souvent enthalpie libre standard de réaction de la réaction la grandeur :

Attention

Attention, cette grandeur compare l'enthalpie libre des produits purs, séparés à l'état standard[4], à celle des réactifs purs séparés et à l'état standard[4]. Ce n'est pas la variation d'enthalpie libre lorsqu'on fait la réaction (lorsqu'on fait la réaction, on part des réactifs mélangés et on obtient, si la conversion est totale, les produits mélangés).

Variation d'enthalpie libre lors de la réaction et ∆gr(std)InformationsInformations[5]
Variation d'enthalpie libre lors de la réaction et ∆gr(std)[Zoom...]InformationsInformations[6]

Variation d'enthalpie libre lors de la réaction et , pour une réaction .

La formulation donnée ci-dessus de la loi d'action de masse (en fugacités[3]) est la plus générale.

Si un réactif ou produit peut se partager entre plusieurs phases, il suffit d'exprimer sa fugacité[3] dans l'une des phases (puisque, en vertu de l'équilibre entre phases, il aura la même fugacité[3] dans toutes les phases présentes à l'équilibre).

  1. la relation caractérisant l'état d'équilibre
  2. potentiel chimique

    le potentiel chimique de l'espèce i dans un mélange est défini par . À l'équilibre, le potentiel chimique de chaque espèce est homogène dans tout l'espace accessible à cette espèce

  3. fugacité

    grandeur homogène à une pression, définie par

  4. état standard

    état défini pour chaque constituant à la pression standard . Nous choisirons le plus souvent comme état standard l'état de gaz parfait pur, sous la pression de 1 bar, à la température considérée

  5. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

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Jacques Schwartzentruber (EMAC) Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'IdentiqueRéalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)